Verdrängerbohrer

Die Erfindung betrifft einen Verdrängerbohrer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solcher Verdrängerbohrer ist in der EP-A-0 228 138 beschrieben. Er hat einen Verdränger, der insgesamt die Form eines Croissants (Hörnchen) hat.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein Verdrängerbohrer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß der Bohrerantrieb nur kleinere Kräfte zumindest in einer der beiden Vorschubrichtungen (Umfangsrichtung, axiale Richtung) bereitzustellen braucht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Verdrängerbohrer gemäß Anspruch 1 bzw. Anspruch 3 bzw. Anspruch 7.

Bei dem Verdrängerbohrer gemäß Anspruch 1 hat man auch im Bereich des unteren Verdrängerabschnittes noch eine Wendelrippe, die beim Drehen des Bohrers eine axiale Vorschubkraft erzeugt, so daß nur ein entsprechend kleinerer Teil dieser Vorschubkraft vom Bohrantrieb erbracht werden muß. Da das Erdreich im Bereich des unteren Verdrängerabschnittes zunehmend verdichtet ist, können auch die nur kleinere effektive Höhe aufweisenden Teile der Wendelrippe, die über dem unteren Verdrängerabschnitt liegen, noch eine nennenswerte axiale Kraft erzeugen.

Bei einem Verdrängerbohrer gemäß Anspruch 3 ist die Berührfläche zwischen dem unteren Verdrängerabschnitt und dem Erdreich vermindert, so daß man nur eine kleinere Reibung zu überwinden braucht. Durch die kegelspiraligen Rückenflächen der Verdrängerrippen erhält man ein wirksames Verdrängen des Erdreiches in radialer Richtung.

Bei einem Verdrängerbohrer gemäß Anspruch 7 ist ebenfalls die Reibung zwischen dem unteren Verdrängerabschnitt und dem Erdreich vermindert, da die eigentliche Verdrängungsarbeit überwiegend durch die drehbaren Verdrängerwalzen geleistet wird, die auf dem Erdreich abrollen, nicht gleiten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist im Hinblick auf eine möglichst große Vorschubkraft vorteilhaft. Auch kann der Bohrer in verhältnismäßig weichen Böden auch rasch (ohne auf die axiale Ziehgeschwindigkeit abgestellte Drehung) aus dem Bohrloch herausgezogen werden, da die Wendelrippe nicht über den mittleren zylindrischen Abschnitt des Verdrängerkopfes übersteht..

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 dient einem stetigen Übergang der Verdrängungsleistung beim oberen und unteren Ende des unteren Verdrängerabschnittes.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 ermöglicht es, den unteren Verdrängerabschnitt aus einzelnen gebogenen Platten mit verhältnismäßig einfacher Geometrie zusammenzuschweißen.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 erhält man eine besonders geringe Reibung zwischen Verdrängerkopf und Erdreich und eine hohe Standzeit des Verdrängerkopfes.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 8 dient der einfachen Herstellung des unteren Verdrängerabschnittes und darüber hinaus einer Vergleichmäßigung der Belastung der Verdrängerwalzen, weil diese über ihre ganze Länge um den gleichen Betrag über die kegelstumpfförmige Grundfläche des unteren Verdrängerabschnittes vorstehen.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 hat den Vorteil, daß zwischen dem radial innenliegenden Abschnitt der Verdrängerwalzen und der kegelstumpfförmigen Wand des unteren Verdrängerabschnittes keine Erdbrocken verklemmen können.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 10 ist im Hinblick auf ein einfacheres Arten und Austauschen der Verdrängerwalzen und ihrer Lagerungen von Vorteil.

Mit den Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 11 und 12 wird erreicht, daß auch bei einer beim Herausziehen des Verdrängerbohrers etwa zu leistenden Verdrängungsarbeit die Reibung zwischen Erdreich und dem dann arbeitenden oberen Verdrängerabschnitt klein ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Figur 1:

eine seitliche Ansicht eines Verdrängerbohrers;

Figur 2:

einen transversalen Schnitt durch einen oberen Verdrängerabschnitt des Verdrängerbohrers nach Figur 1 längs der dortigen Schnittlinie II-II;

Figur 3:

eine seitliche Ansicht eines abgewandelten Verdrängerbohrers;

Figur 4:

eine seitliche Ansicht eines weiter abgewandelten Verdrängerbohrers; und

Figur 5:

einen axialen Schnitt durch eine Walzenlagerung des unteren Verdrängerabschnitt des Verdrängerbohrers nach Figur 4 in vergrößertem Maßstabe.

In Figur 1 ist ein Verdrängerbohrer insgesamt mit 10 bezeichnet.

Ein zylindrischer unterer Bohrerabschnitt 12 trägt eine verlorene Bohrerspitze 14 und auf seiner Mantelfläche ist eine Wendelrippe 16 angeordnet. Kratzelemente 18 auf der Bohrerspitze 14 sowie Kratzelemente 20 am unteren Ende der Wendelrippe 16 erleichtern das axiale Vorwärtsbewegen des Verdrängerbohrers 10 im Erdreich.

An den unteren Bohrerabschnitt 12 schließt sich ein insgesamt mit 22 bezeichneter Verdrängerkopf an. Dieser besteht aus einem mittleren glatten zylindrischen Verdrängerabschnitt 24, einem unteren, sich nach unten verjüngenden kegelstumpfförmigen Verdrängerabschnitt 26, der den Übergang zum unteren Bohrerabschnitt 12 herstellt, sowie einem oberen sich nach oben verjüngenden kegelstumpfförmigen Verdrängerabschnitt 28, der einen Übergang zu einem oberen Bohrerabschnitt 30 herstellt, der nur teilweise wiedergegeben ist und mit einem nicht dargestellten Bohrantrieb verbindbar ist.

Die Bohrerabschnitte 12 und 30 haben gleichen Durchmesser. Ferner entspricht der Durchmesser der Wendelrippe 16 dem des mittleren Verdrängerabschnittes 24.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist die Wendelrippe 16 über den gesamten unteren Verdrängerabschnitt 26 fortgesetzt, wobei die Nuttiefe zwischen den Windungen der Wendelrippe 16 vom unteren Ende des Verdrängerabschnittes 26 zu dessen oberem Ende hin kontinuierlich abnimmt.

Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, hat der obere Verdrängerabschnitt 28 eine Mehrzahl kegelspiralförmiger Verdrängerwände 32. "Kegelspiralförmig" soll heißen, daß der transversale Querschnitt der Verdrängerwände 32 einer Spirale entspricht, während ihr axialer Schnitt einem Kegel entspricht.

Die Verdrängerwände 32 sind so angeordnet, daß sie beim Herausbewegen des Verdrängerbohrers 10 aus dem Bohrloch eine radiale Verdrängungsarbeit leisten. Bei diesem Herausbewegen wird der Verdrängerbohrer 10 wegen der Wendelrippe 16 in entgegengesetztem Sinne angetrieben wie beim Erzeugen des Bohrloches, also in Figur 2 entgegen dem Uhrzeigersinne.

Wie aus Figur 2 ebenfalls ersichtlich, hat man zwischen aufeinanderfolgenden der Verdrängerwände 32 jeweils eine in einer axialen Ebene liegende Wandstufe 34, und das in Drehrichtung hinten liegende Ende einer Verdrängerwand 32 verläuft im wesentlichen tangential bzw. senkrecht zur Wandstufe 34.

Die Verdrängerwände 32 sind aus entsprechenden Plattenzuschnitten gebogen und mit den Wandstufen 34, die ebenfalls einfache Plattenzuschnitte sind, zusammengeschweißt.

Die Oberseite und Unterseite der Wendelrippe 16 sind jeweils mit einer durch Auftragschweißen hergestellten und anschließend polierten Verschleißschicht versehen, ebenso die Außenseite des kegelstumpfförmigen Grundkörpers des Verdrängerabschnittes 26. Damit kann Erdreich über lange Einsatzzeit unter geringer Reibung in der durch die Wendelrippe 16 begrenzten Nut gleiten.

Beim abgewandelten Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist der untere Verdrängerabschnitt 26 analog zum oberen Verdrängerabschnitt 28 von Figur 1 ausgebildet, wobei die Verdrängerwände 32 nun entsprechend der beim Eintreiben des Verdrängerbohrers 10 anderen Drehrichtung eingestellt sind. Die Wendelrippe 16 erstreckt sich nur über den unteren Bohrerabschnitt 12.

Eine in der Zeichnung nicht wiedergegegebene weitere Abwandlung des Verdrängerbohrers 10 besteht darin, daß man die Wendelrippe 16, wie in Figur 1 dargestellt, über den abgewandelten unteren Verdrängerabschnitt 25 gemäß Figur 3 zieht.

Beim Verdrängerbohrer nach Figur 4 erstreckt sich die Wendelrippe 16 nur über den unteren Bohrerabschnitt 12. Im unteren Verdrängerabschnitt 26 sind in Umfangsrichtung gleich verteilt acht Verdrängerwalzen 36 angeordnet. Ihre Achsen liegen jeweils in axialen Ebenen. Zur Lagerung der Verdrängerwalzen 36 sind Lagereinheiten 38 bei deren beiden Enden vorgesehen, die zum größten Teil durch Fenster 40 des unteren Verdrängerabschnittes 26 hindurch ins Innere des Verdrängerabschnittes 26 ragen und nur mit flachen Befestigungsschuhen 42 auf der Außenfläche des unteren Verdrängerabschnittes 26 sitzen, wo sie durch Schrauben 44 lösbar befestigt sind.

Die Verdrängerwalzen 36 erstrecken sich durch Fenster 46 in der Kegelwand des unteren Verdrängerabschnittes 26.

Wie aus Figur 4 ersichtlich, ist der obere Verdrängerabschnitt beim dort gezeigten Verdrängerbohrer genau so ausgebildet wie der untere Verdrängerabschnitt 26, trägt also ebenfalls eine Mehrzahl in Umfangsrichtung verteilter Verdrängerwalzen 36.

In Abwandlung des Ausführungsbeispieles nach Figur 4 kann man den oberen Verdrängerabschnitt 28 auch gemäß Figur 3 ausbilden, da beim Ziehen des Verdrängerbohrers in vielen Fällen nur geringe Verdrängungsarbeit vom Verdrängerkopf 22 zu leisten ist, wozu auch der einfachere obere Verdrängerkopf 28 gemäß Figur 1 und 2 ausreicht.